【教学课件】第三代数字蜂窝移动通信系统.ppt

,第三代数字蜂窝移动通信系统,3G的主要特点：支持移动多媒体业务 宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分组交换 从媒体(media)到 多媒体(Multi-media)高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构,3G,主流技术：WCDMA cdma2000 TD-SCDMA,WCDMA简介,第一部分,WCDMAWideband CDMA，“宽带分码多工存取”,它可支持384Kbps到2Mbps不等的数据传输速率，在高速移动的状态，可提供384Kbps的传输速率，在低速或是室内环境下，则可提供高达2Mbps的传输速率。而GSM系统目前只能传送9.6Kbps，固定线路Modem也只是56Kbps的速率，由此可见WCDMA是无线的宽带通讯。,WCDMA技术的主要参数,最小带宽需求 5MHz 采用技术类型 单载波宽带直接序列扩频CDMA 双工方式 FDD/TDD 码片速率 3.84Mcps 帧长 10ms 基站间同步 异步（不需GPS）调制方式（前向/反向）QPSK/BPSK 上/下行信道结构 I/Q复用 检测 与导频信号相干 下行信道导频 公共与专用导频 功率控制速度 1500Hz 信道编码 卷积码与Turbo码,WCDMA技术的主要特点,扩频与调制技术：支持多种扩频因子，采用QPSK调制技术，码资源产生方法容易，抗干扰性好，且提供的码资源充足。采用编码效率高纠错能力强的卷积编码和Turbo编码方法：语音和低速信令采用卷积码，数据采用Turbo码，其性能已逼近Shannon极限，Turbo码是编码领域里具有里程碑意义的方法Rake接收技术：因WCDMA带宽更大，码片速率可达3.84M，因此可以分离更多的多径，提高了解调性能。由于WCDMA采用了更高的扩频码率，使系统的接收灵敏度高，使基站能覆盖更远的距离，有效减少网络建设成本。,WCDMA技术的主要特点,由于采用了更高的射频带宽和扩频码率，WCDMA在相同的信道容量条件下，减少了基站的射频部件数量，从而减少了信道综合成本。功率控制技术：支持开环，内环，外环等多种功率控制技术，内环采用1500Hz的快速功率控制，抗衰落性能更好，功率控制步长分别支持0.5dB，1dB，1.5dB，2dB多种情况，提高了功率控制的准确度。软切换/更软切换技术：在切换上优化了软切换门限方案，改进了软切换性能，实现无缝切换。发射分集技术：支持TSTD，STTD，SSDT等多种发射分集方式，有效提高无线链路性能。,WCDMA技术的主要特点,压缩模式技术：在一个或连续几个无线帧中某些时隙不发送信息，主要用于频间测量，系统间切换，可较好地实现WCDMA和GSM系统间切换，提高运营商服务质量。异地方式工作，WCDMA采用异地网络/同步网络可选，减少了通信网络对于GPS系统的依赖。,WCDMA技术的主要特点,宏分集合并技术：RNC与UE之间可以选择多条无线链路，通过多个NodeB连接实现通信，能够有效提高无线链路通信效率和通信质量。先进的无线资源管理方案：在软切换过程中提供准确的测量方法，软切换算法及切换功能；呼叫准入控制用一种合适的方法控制网络的接入实现软容量最大化；无线链路监控在不同信道条件下使用不同的发射模式获得最佳效果；码资源分配用小的算法复杂度支持尽可能多的用户。基于网络性能的语音AMR可变速率控制技术：通过对AMR语音连接的信源编码速率和信道参数进行协调考虑，合理有效利用系统负载；可以在系统负载径时提供优质的语音质量。WCDMA也支持TFO/TrFO技术，提供语音终端对终端的直接连接，减少语音编解码次数，提高语音质量。,WCDMA的业务特点,智能化：提供灵活的网络业务，终端的智能化。多媒体化：实现语音，图像，数据等多种媒体信息在无线，有 线网之间的无缝传输。个性化：用户可以在终端，网络能力的范围内，设计自己的业务。人性化：满足人的基本要求。,WCDMA系统结构,WCDMA由核心网（CN），无线接入网（UTRAN）和用户装置（UE）3部分组成。CN与UTRAN 的接口维IU接口，UTRAN 与UE的接口为UU接口。,UTRAN结构,Core Network,D-RNC,S-RNC,Node B,cell,cell,cell,Node B,cell,cell,cell,Node B,cell,cell,cell,Node B,cell,cell,cell,Iub,Iub,Iub,Iub,Iur,Iu,Integrated Mobile Network:GSM/GPRS/UMTS,WCDMA网络结构,WCDMA目前有R99、R4、R5、R6四个标准，本图为基于R99的网络结构图。,GSM网络向WCDMA网络过渡,CDMA-2000简介,第二部分,CDMA2000 是 TIA 标准组织用于指代第三代 CDMA 的名称。适用于 3G CDMA 的 TIA 规范称为 IS-2000，该技术本身被称为 CDMA2000。CDMA2000 的第一阶段也称为 1x，其使拥有现有 IS-95 系统的通信公司能将其整体系统容量增加一倍，并可将数据速率增加到高达 614kbps。比 1x 更高的 CDMA2000 技术进展包括 1xEV(高速数据速率)。,CDMA2000系统,无线接口基本参数：多址方式：直接扩频或多载波扩频 双工方式：FDDTDD 扩频速率：3.6864Mcps3*12288Mcps 载波带宽：5MHZ、10MHZ、20MHZ 扩频码周期（可变）：4-256 帧长：20ms 时隙长度（功控组）：1.25ms 调制方式：下行：QPSK、上行：BPSK,cdma one至 cdma 2000性能的改善,反向链路的非相平解调(cdma one系统)改善为相干解调（cdma2000系统）信道编码性能的改善:特别针对不同速率的数据采用了不同交织长度的turbo码，大大提高了数据传输的抗干扰性能；,分集性能的改善：采用发端分集技术；采用空时编码技术；采用智能天线技术；功率控制性能的改善:与cdmaone不同的是cdma2000中的 快速功率控制不仅用在反向链路，也用在前向链路中。,cdma one至 cdma 2000性能的改善,CDMA2000前向信道结构,CDMA2000反向信道结构,CDMA2000网络体系结构,TD-SCDMA简介,第三部分,它得到了CWTS及3GPP的全面支持是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，集CDMA、TDMA、FDMA技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术。它采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。,TD-SCDMATime Division-Synchronous Code Division Multiple Access（时分同步的码分多址技术）,无需成对的频率资源 采用DS-CDMA技术 码片速率为1.28Mchip/s 时分双工方式 上下行链路使用相同的无线频率 适于不对称的上下行数据传输 适合智能天线、软件无线电等新技术的应用 设备成本较低,TD-SCDMA技术的主要特点,TD-SCDMA GSM/GPRS Core Network,TD-SCDMA 网络结构的演进(1),Radio Access Network,BTSGSM,UmGSM,Abis,GSMMS,NodeBTD-SCDMA,UuTD-SCDMA,Iub,TD-SCDMA GSMMS,TGCF:TD-SCDMA at GSM Control Function,RNC,BSC+TRAUGSM,TGCF,TD-SCDMA UMTSMS,PSTN,IP,UMSC+UGSN,MSC+GSN,UMTS Core Network,HLR,SwitchCommander,A+Gb,Iu,new,unchanged,Network elements:,enhanced,Radio Commanderand LMT,NodeBWCDMA,UuWCDMA,WCDMAMS,Iub,TD-SCDMA UMTS Core Network,TD-SCDMA 网络结构的演进(2),POTS,LANWAN,new,unchanged,IP-Based Core Network,IP-NetworkCommander,enhanced,TD-SCDMA UMTSMS,TD-SCDMA GSMMS,TD-SCDMA IP MS,Radio Access Network,NodeBTD-SCDMA,Iub,RNC,Radio Commanderand LMT,Iu,WCDMAMS,NodeBWCDMA,Iub,UmWCDMA,UmTD-SCDMA,TD-SCDMA IP-Based Core Network,TD-SCDMA 网络结构的演进(3),WCDMA 和CDMA2000 的技术比较,WCDMA 技术规范充分考虑了与第二代GSM移动通信系统的互操作性和对GSM核心网的兼容性;cdma2000 的开发策略是对以IS-95 标准为蓝本的cdmaOne 的平滑升级。这两个标准的技术规范的主要差异可以归纳为以下几点：(1)扩频码片速率和射频信道结构(2)支持不同的核心网标准(3)基站之间的同步问题,